РОЛИК, ВЫПОЛНЕННЫЙ С ВОЗМОЖНОСТЬЮ ПОДДЕРЖКИ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ДОИЛЬНОЙ ПЛАТФОРМЫ Российский патент 2021 года по МПК F16C13/00 F16C33/36 A01K1/12 

Область техники, к которой относится изобретение, и предшествующий уровень техники

Настоящее изобретение относится к ролику, выполненному с возможностью поддержки вращающейся доильной платформы согласно преамбуле к п.1.

Обычные опорные устройства для вращающихся доильных платформ содержат ролики, снабженные цилиндрическими поверхностями качения, которые должны быть расположены между плоской поверхностью катания верхнего рельсового элемента, соединенного с кольцевой платформой, и плоской поверхностью катания неподвижно установленного нижнего рельсового элемента. Ролики обеспечивают вертикальную опору платформы. Обычно ролики содержат фланцы. В этом случае ролики также обеспечивают позиционирование платформы в горизонтальной плоскости. Однако трудно расположить плоскую поверхность катания верхнего рельсового элемента точно вертикально над плоской поверхностью катания нижнего рельсового элемента. Кроме того, трудно расположить поверхность плоских поверхностей катания верхнего рельсового элемента полностью параллельно плоской поверхности катания нижнего рельсового элемента. Угловое отклонение между плоскими поверхностями катания приводит к неравномерной нагрузке на поверхность качения ролика. Вращающаяся доильная платформа, поддерживающая коров, является очень тяжелой, а нагрузка на ролики высокая. Ролики часто изготавливают из пластика, такого как полиамид. Было отмечено, что поверхность качения и фланцы роликов изнашиваются относительно быстро, особенно в тех случаях, когда плоские поверхности катания не расположены точно параллельно и не выровнены в вертикальном направлении. Замена изношенных роликов, поддерживающих вращающуюся доильную платформу, является сложной и требует много времени.

В US 2017/0030406 представлен ролик опорного устройства для вращающейся доильной платформы. Ролик содержит боковые фланцы, которые расположены на противоположных сторонах поверхности качения. Поверхность качения ролика расположена в контакте с плоской поверхностью катания верхнего рельсового элемента и плоской поверхностью катания нижнего рельсового элемента. Поверхность качения ролика содержит выпуклую часть и две скошенные поверхности, которые расположены на противоположных сторонах выпуклой части. Две выпуклых изогнутых части соединяют скошенные поверхности с соответствующей внутренней поверхностью фланцев.

Сущность изобретения

Целью настоящего изобретения является представление ролика, выполненного с возможностью поддержки вращающейся доильной платформы, конструкция которой обеспечивает увеличенный срок службы.

Эта цель достигнута с помощью ролика по п.1. Ролик для кольцевой платформы подвергается большим нагрузкам, что приводит к напряжениям в ролике. Трещины и другие виды деформации обычно возникают в областях с высокой концентрацией напряжений. В обычном ролике с фланцами краевая часть между поверхностью качения ролика и внутренней поверхностью фланца представляет собой область, в которой концентрации напряжений и повреждения являются обычными. Согласно настоящему изобретению в указанной области предусмотрена круговая выемка, соединяющая поверхность качения с внутренней поверхностью бокового фланца. Круговая выемка имеет такую глубину, что плоские поверхности катания не соприкасаются с нижней поверхностью круговой выемки при потенциальном угловом отклонении между плоскими поверхностями катания рельсовых элементов и осью вращения ролика. Потенциальное угловое отклонение между плоскими поверхностями катания рельсовых элементов и осью вращения ролика может быть в диапазоне ± 6 градусов. Угловые отклонения между поверхностью качения ролика и плоскими поверхностями катания рельсовых элементов более 6 градусов очень редки, но, конечно, возможно сконструировать круговую выемку так, чтобы краевые части плоских поверхностей катания не соприкасались с нижней поверхностью круговой выемки при большем или меньшем диапазоне угловых отклонений.

Поскольку плоские поверхности катания не соприкасаются с нижней поверхностью, образующей круговую выемку, плоские поверхности катания не могут обеспечить нагрузку на область ролика, снабженную круговой выемкой. В результате концентрация напряжений в этой области, обычно подверженной напряжениям, будет низкой, что по существу устранит риск деформаций и образования трещин. Кроме того, такая круговая выемка препятствует тому, чтобы возможные острые краевые части плоских поверхностей катания повредили ролик в этой области. Таким образом, настоящий ролик получит меньшие концентрации напряжений и по существу не будет иметь повреждений в указанной области, обычно подверженной напряжениям, что приведет к более длительному сроку службы настоящего ролика по сравнению с обычным роликом.

Согласно варианту осуществления изобретения нижняя поверхность круговой выемки имеет изогнутую вогнутую форму в осевом направлении от поверхности качения ролика до внутренней поверхности фланца. Круговая выемка такой конструкции не имеет острых краевых частей, в которых могут образоваться концентрации напряжений. Нижняя поверхность круговой выемки может иметь округлую форму в осевом направлении от поверхности качения до внутренней поверхности фланца. В этом случае глубина круговой выемки может соответствовать радиусу окружности.

Согласно варианту осуществления изобретения круговая выемка имеет ширину от 2 до 5 мм в осевом направлении ролика. Круговая выемка должна иметь такую ширину, чтобы она принимала краевую часть плоских поверхностей катания при возможных угловых отклонениях между роликом и плоскими поверхностями катания.

Согласно варианту осуществления изобретения внутренняя поверхность фланца образует угол относительно плоскости, перпендикулярной оси вращения ролика. Контактная часть рельсовых элементов обычно имеет прямоугольное поперечное сечение с боковыми поверхностями, расположенными на противоположных сторонах плоской поверхности катания. При угловом отклонении между роликом и плоской поверхностью катания рельсового элемента существует большой риск того, что указанные боковые поверхности рельсовых элементов будут соприкасаться с внутренней поверхностью фланца. Такой контакт может привести к повреждению фланца. В любом случае это увеличит трение качения ролика. Вышеуказанная конструкция внутренней поверхности фланца позволяет избежать соприкосновения боковой поверхности плоской поверхности качения с внутренней поверхностью фланца при соответствующих угловых отклонениях между плоскими поверхностями катания рельсовых элементов и роликом.

Согласно варианту осуществления изобретения фланец может образовывать угол в диапазоне от 2 до 6 градусов к плоскости, перпендикулярной оси вращения ролика. Обычно бывает достаточно, если внутренняя поверхность фланца образует угол в 4 градуса к плоскости, перпендикулярной оси вращения ролика.

Согласно варианту осуществления изобретения поверхность качения ролика имеет выпуклую форму в осевом направлении ролика. Выпуклая форма поверхности качения допускает определенное угловое отклонение между роликом и плоскими поверхностями катания. Кроме того, выпуклая форма поверхности катания гарантирует, что основная нагрузка на ролик будет создаваться на центральной части поверхности катания. Поверхность качения ролика может иметь симметричную выпуклую форму между круговыми выемками. Поверхность качения ролика может иметь округлую форму в осевом направлении ролика с радиусом изгиба от 150 до 300 мм. Таким образом, поверхность качения имеет относительно небольшой изгиб в осевом направлении ролика.

Согласно дополнительному варианту осуществления изобретения ролик изготовлен из материального тела в виде единой детали. Ролик может представлять собой однородное тело из износостойкого материала. Таким материалом может быть полиамидный материал. Ролики, изготовленные из полиамида, обладают превосходной ударопрочностью, хорошей допустимой нагрузкой, хорошей химической стойкостью, низким коэффициентом трения, хорошими вибропоглощающими свойствами, и их можно изготавливать с низкими затратами.

Согласно дополнительному варианту осуществления изобретения ролик содержит два боковых фланца и две круговые выемки, соединяющие поверхность качения с соответствующей внутренней поверхностью фланцев. В этом случае обе фланцевые части могут иметь наклонные внутренние поверхности. Контактная часть соответствующих рельсовых элементов, которая содержит плоские поверхности катания и две боковые поверхности, может быть расположена в осевом пространстве между фланцами.

Согласно дополнительному варианту осуществления изобретения ролик содержит центральное отверстие, выполненное с возможностью принимать не вращающийся стержень, образующий ось вращения ролика. В этом случае ролик вращается вокруг не вращающегося стержня. Такой ролик имеет очень простую конструкцию. В этом случае концы стержня имеют неподвижные соединения с соответствующими деталями, расположенными на противоположных сторонах ролика. Центральное отверстие может быть выполнено с возможностью принимать стержень, соединяющий ролик с вытянутым соединительным элементом, расположенным на противоположных сторонах роликов. Такие соединительные элементы могут представлять собой соединение между несколькими роликами в опорном устройстве для платформы. Соединительные элементы могут иметь удлинение, так чтобы соединять все ролики или группу роликов друг с другом. Предпочтительно, ролики расположены с постоянными интервалами вдоль траектории, определяемой плоскими поверхностями катания круговых рельсовых элементов.

Краткое описание чертежей

Далее настоящее изобретение будет объяснено более подробно с помощью предпочтительных вариантов осуществления, которые раскрыты в качестве иллюстраций, и со ссылкой на прилагаемые чертежи.

На фиг.1 представлен вид снизу схематически обозначенной вращающейся доильной платформы,

на фиг.2 представлен вид в перспективе части опорного устройства для платформы, снабженной роликами согласно настоящему изобретению,

на фиг.3 представлен вид в разрезе опорного устройства на фиг.2 в плоскости А-А, а

на фиг.4a-4b представлена более подробно область, отмеченная на фиг.3.

Краткое описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

На фиг.1 показана снизу вращающаяся кольцевая платформа 1 для доения коров. Платформа 1 выполнена с возможностью вращения вокруг вертикальной оси 2. Кольцевая платформа 1 имеет внешний краевой участок 1а и внутренний краевой участок 1b. Платформу 1 приводят в движение с помощью приводного блока 3. Приводной блок 3 содержит электродвигатель 3a, встроенный редуктор 3b и приводное колесо 3c, установленное в контакте с боковой поверхностью верхнего кругового рельсового элемента 4, неподвижно прикрепленного к платформе 1. Приводное колесо 3c может быть пневматической шиной. Такое приводное колесо 3c делает приводной блок ударопрочным, поскольку шина обеспечивает амортизирующий эффект. Приводной блок 3 имеет плавный пуск и остановку. Скорость приводного блока 3 можно бесступенчато регулировать как по часовой стрелке, так и против часовой стрелки. Верхний круговой рельсовый элемент 4 неподвижно прикреплен к нижней поверхности платформы 1, например, с помощью сварки.

На фиг.2 представлена часть опорного устройства для платформы 1. Верхний рельсовый элемент 4 содержит двутавровую балку 4а и контактную часть 4b. Контактная часть 4b может быть приварена к нижней поверхности двутавровой балки 4a. Опорное устройство дополнительно содержит нижний круговой рельсовый элемент 5, который должен быть расположен вертикально под верхним рельсовым элементом 4. Нижний круговой рельсовый элемент 5 расположен на неподвижной поверхности 6 с помощью соответствующего числа опорных ножек 7. Нижний рельсовый элемент 5 также содержит двутавровую балку 5а и контактную часть 5b, установленную на верхней поверхности двутавровой балки 5а. Контактная часть 5b может быть приварена к двутавровой балке 5a.

Опорное устройство дополнительно содержит ряд роликов 8, расположенных в вертикальном пространстве между верхним рельсовым элементом 4 и нижним рельсовым элементом 5. Каждый ролик 8 снабжен первым боковым фланцем 8a, вторым боковым фланцем 8b и поверхностью 8c качения, расположенной между боковыми фланцами 8а, 8б. Первый вытянутый соединительный элемент 9a и второй вытянутый соединительный элемент 9b расположены на противоположных сторонах на роликах 8. Соединительные элементы 9a, 9b имеют соответствующее круговое удлинение, как и рельсовые элементы 4, 5. Соединительные элементы 9a, 9b снабжены отверстиями через постоянные интервалы. Ролики 8 установлены с возможностью вращения вокруг болтов 10, расположенных в указанных отверстиях. Расстояние между двумя соседними отверстиями вытянутых соединительных элементов 9a, 9b определяет расстояние между двумя соседними роликами 8.

На фиг. 3 представлен вид в поперечном разрезе вдоль плоскости A-A на фиг.2. Контактная часть 4b верхнего рельсового элемента 4 имеет прямоугольную площадь поперечного сечения. Часть контактной части 4b расположена в осевом пространстве между фланцами 8a, 8b ролика 8. Контактная часть 4b содержит плоскую поверхность 4c катания, которая должна соприкасаться с поверхностью 8c качения ролика 8, и боковые поверхности 4d контактной части 4b, которые образуют прямой угол с поверхностью 4c катания. Контактная часть 4b содержит квадратные углы, образующие краевые части 4c₁ поверхности 4c катания. Соответственно, контактная часть 5b нижнего рельсового элемента 5 имеет прямоугольную площадь поперечного сечения. Часть контактной части 5b расположена в осевом пространстве между фланцами 8b, 8c ролика 8. Контактная часть 5b содержит плоскую поверхность 5c катания, которая должна соприкасаться с поверхностью 8c качения ролика 8, и боковые поверхности 5d контактной части 5b, которые образуют прямой угол с поверхностью 5c катания. Таким образом, боковые края 5c₁ поверхности 5c катания образованы квадратными углами.

Ролики 8 можно изготавливать из материального тела в виде единой детали. Материал может быть полиамидным материалом. Такой материал имеет подходящие свойства для поддержки тяжелой вращающейся платформы 1. Однако можно изготавливать ролики 8 из других материалов. Кроме того, ролики 8 могут содержать разные материалы в разных частях. Поверхность 8c качения ролика 8 может иметь диаметр примерно от 150 до 200 мм, предпочтительно 170 мм. Диаметр фланцев может составлять от 170 до 230 мм, предпочтительно 200 мм. Поверхность 8c качения имеет осевую длину примерно от 40 до 55 мм, предпочтительно 47 мм, и относительно небольшой выпуклый изгиб в осевом направлении с радиусом изгиба примерно от 150 до 300 мм, предпочтительно 210 мм. Выпуклая изогнутая форма поверхности 8c качения приводит к тому, что ролик 8 может образовывать угол по отношению к плоским поверхностям 4c, 5c катания рельсовых элементов 4, 5. Ролик 8 содержит первую круговую выемку 8d, соединяющую поверхность 8c качения с первым фланцем 8a, и вторую круговую выемку 8e, соединяющую поверхность 8c качения со вторым фланцем 8b. Ролик 8 содержит расположенное по центру сквозное отверстие 8f, которое проходит в осевом направлении через ролик 8. Сквозное отверстие 8f образует ось 8g вращения ролика 8.

Во время вращения платформы 1 боковые фланцы 8a, 8b предотвращают боковые перемещения верхнего рельсового элемента 4 и платформы 1 относительно роликового элемента 8 и неподвижного нижнего рельсового элемента 5. Боковые фланцы 8a, 8b позиционируют верхний рельсовый элемент 4 по существу вертикально над нижним рельсовым элементом 5 и платформой 1 в горизонтальной плоскости так, что она вращается вокруг фиксированной вертикальной оси 2. Ролик 8 выполнен с возможностью вращения вокруг не вращающегося стержня в виде центрального болта 10. Центральный болт 10 имеет головку, расположенную снаружи первого вытянутого соединительного элемента 9а. Центральный болт 10 имеет вытянутый корпус, протянутый через отверстие в первом вытянутом соединительном элементе 9a, сквозное отверстие 8f в ролике 8 и отверстие во втором вытянутом соединительном элементе 9b. Центральный болт 10 закреплен с помощью гайки 11 или т.п. на внешней стороне второго вытянутого элемента 9b.

На фиг.4a и 4b более подробно представлена область, отмеченная на фиг.3. На фиг.4a представлена плоская поверхность 4c катания и поверхность 8c качения ролика 8, когда между ними нет углового отклонения, а на фиг.4b представлена плоская поверхность 4c катания и поверхность 8c качения ролика 8 при угловом отклонении между ними около 4 градусов. Здесь видно, что круговая выемка 8e имеет нижнюю поверхность 8e₁ округлой формы, имеющую продолжение в осевом направлении от поверхности 8c качения до внутренней поверхности 8b₁ фланца 8b. Круговая выемка 8e имеет радиус в диапазоне от 1 до 3 мм, предпочтительно 1,6 мм. В этом случае наибольшая глубина круговой выемки 8e соответствует радиусу круга. В любом случае круговая выемка 8c имеет такую глубину, что краевая часть 4c₁ плоских поверхностей 4c катания не соприкасается с нижней поверхностью 8e₁ круговой выемки 8e при потенциальном угловом отклонении между роликом 8 и плоскими поверхностями 4a катания верхнего рельсового элемента 4.

Поскольку плоская поверхность 4c катания не может соприкасаться с нижней поверхностью 8e₁, плоская поверхность 4c катания не может обеспечить нагрузку на область, занимаемую круговой выемкой 8e. Это означает, что в этой области ролика 8, которая обычно подвергается большой концентрации напряжений, по существу не будет образовываться концентрация напряжений. Кроме того, глубина круговой выемки 8e препятствует соприкосновению острой краевой части 4c₁ плоской поверхности 4c катания с нижней поверхностью 8e₁ круговой выемки 8e, а значит, острые краевые части 4c₁ не могут повредить нижнюю поверхность 8e1 или усилить трение катания ролика 8.

Кроме того, внутренняя поверхность 8b₁ фланца 8b образует угол около 4 градусов относительно плоскости, перпендикулярной оси вращения 8g ролика 8. С учетом этого факта угловое отклонение до 4 градусов между плоской поверхностью 4c катания и роликом 8 приводит к тому, что боковая поверхность 4d не соприкасается с внутренней поверхностью 8b₁ фланца 8b. Такая конструкция внутренней поверхности 8b₁ фланца 8b позволяет избежать соприкосновения боковой поверхности 4d контактной части 4b с внутренней поверхностью 8b₁ фланца 8b, когда указанная боковая поверхность 4d образует угол до 4 градусов относительно плоскости, перпендикулярной оси вращения 8g ролика 8.

Настоящее изобретение не ограничено описанным на фигурах вариантом осуществления, но может свободно быть изменено в пределах объема формулы изобретения.

Изобретение относится к ролику, выполненному с возможностью поддержки вращающейся платформы. Ролик (8) содержит по меньшей мере один боковой фланец (8a, 8b), содержащий внутреннюю поверхность (8a₁, 8b₁), поверхность (8c) качения, которая должна соприкасаться с плоской поверхностью (4c) катания верхнего рельсового элемента (4), соединенного неподвижно с вращающейся платформой (1), и плоской поверхностью (5с) катания нижнего рельсового элемента (5), установленного неподвижно. Ролик содержит дополнительно круговую выемку (8e), соединяющую поверхность (8c) качения с внутренней поверхностью (8a₁, 8b₁) бокового фланца (8a, 8b), и круговая выемка (8e) имеет такую глубину, что плоские поверхности (4c, 5c) катания верхнего рельсового элемента (4) и нижнего рельсового элемента (5) не соприкасаются с нижней поверхностью (8e₁) круговой выемки при потенциальном угловом отклонении между плоскими поверхностями (4a, 5a) катания рельсовых элементов (4, 5) и осью (8g) вращения ролика (8). Технический результат: создание ролика, выполненного с возможностью поддержки вращающейся доильной платформы, конструкция которой обеспечивает увеличенный срок службы. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Ролик, выполненный с возможностью поддержки вращающейся платформы, при этом ролик (8) содержит по меньшей мере один боковой фланец (8a, 8b), содержащий внутреннюю поверхность (8a₁, 8b₁), поверхность (8c) качения, которая должна соприкасаться с плоской поверхностью (4c) катания верхнего рельсового элемента (4), соединенного неподвижно с вращающейся платформой (1), и плоской поверхностью (5с) катания нижнего рельсового элемента (5), установленного неподвижно, отличающийся тем, что ролик содержит круговую выемку (8e), соединяющую поверхность (8c) качения с внутренней поверхностью (8a₁, 8b₁) бокового фланца (8a, 8b), при этом круговая выемка (8e) имеет такую глубину, что плоские поверхности (4c, 5c) катания верхнего рельсового элемента (4) и нижнего рельсового элемента (5) не соприкасаются с нижней поверхностью (8e₁) круговой выемки при потенциальном угловом отклонении между плоскими поверхностями (4с, 5с) катания рельсовых элементов (4, 5) и осью (8g) вращения ролика (8).

2. Ролик по п.1, отличающийся тем, что нижняя поверхность (8e₁) круговой выемки имеет изогнутую вогнутую форму в осевом направлении от поверхности (8c) качения до внутренней поверхности (8a₁, 8b₁) фланца (8а, 8b).

3. Ролик по п.2, отличающийся тем, что круговая выемка (8e) имеет округлую форму в осевом направлении от поверхности (8c) качения до внутренней поверхности (8a₁, 8b₁) фланца (8a, 8b).

4. Ролик по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что круговая выемка (8e) имеет осевую ширину от 2 до 5 мм.

5. Ролик по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что внутренняя поверхность (8a₁, 8b₁) фланца (8a, 8b) образует угол относительно плоскости, перпендикулярной оси (8g) вращения ролика (8).

6. Ролик по п.5, отличающийся тем, что внутренняя поверхность (8a₁, 8b₁) фланца (8a, 8b) образует угол в диапазоне от 2 до 6 градусов относительно плоскости, перпендикулярной оси (8g) вращения ролика (8).

7. Ролик по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что поверхность (8c) качения имеет выпуклую форму в осевом направлении ролика (8).

8. Ролик по п.7, отличающийся тем, что поверхность (8c) качения имеет округлую выпуклую форму в осевом направлении ролика с радиусом кривизны в диапазоне от 200 до 400 мм.

9. Ролик по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что ролик (8) изготовлен из материального тела в виде единой детали.

10. Ролик по п.9, отличающийся тем, что ролик (8) изготовлен из полиамидного материала.

11. Ролик по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что ролик (8) содержит два боковых фланца (8a, 8b) и две круговые выемки (8d, 8e), соединяющие поверхность (8c) качения с соответствующей внутренней поверхностью (8a₁, 8b₁) фланцев (8a, 8b).

12. Ролик по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что ролик (8) содержит расположенное по центру сквозное отверстие (8f), образующее ось (8g) вращения ролика (8).

13. Ролик по п.12, отличающийся тем, что центральное отверстие (8f) выполнено с возможностью приема стержня (10), соединяющего ролик (8) с двумя соединительными элементами (9a, 9b), соединяющими ролик (8) с соседними роликами (8).

14. Опорное устройство вращающейся платформы, содержащее ролик по любому из предшествующих пунктов.